(57)【要約】【課題】  被露光基板の大きさ或いはフォトマスクの大きさが露光のたびに変化するような場合も容易に補正し、常に高精度な露光を行なうことが可能な露光装置を提供すること。【解決手段】  被露光基板支持ステージに支持させた被露光基板に対してマスクパターンが形成されたフォトマスクを間隔をあけて配設する。フォトマスクの上方に矩形状のコリメートミラー１６を設置する。光源からの光を、インテグレータを介して凹面鏡に照射して平行光としてコリメートミラー１６に照射する投影機を設ける。コリメートミラー１６の各辺部分に、中央部を支点として面に対して交差する方向へそれぞれの辺部分を変位させる変位手段２６を設ける。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射される光を、被露光基板に対して間隔をあけて配設されたフォトマスクへ向かって反射させ、前記フォトマスクに形成されたマスクパターンを前記被露光基板に露光するコリメートミラーを備えた露光装置であって、
前記コリメートミラーは、矩形状に形成され、各辺部分には、中央部を支点として面に対して交差する方向へそれぞれの辺部分を変位させる変位手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記コリメートミラーには、その角部近傍に、角部から中央へ沿うスリットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
露光時における前記フォトマスクの変形量と前記被露光基板の変形量を検出する検出手段と、該検出手段からの検出信号に基づいて前記変位手段を制御して前記フォトマスク上に照射する光の露光倍率を調整し、前記被露光基板に作成すべきパターンの大きさを調整する制御手段とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記変位手段は、前記コリメートミラーの各辺部分に固定されたブラケットと、該ブラケットを介して前記コリメートミラーの各辺部分を変位させる送りねじ機構とを備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被露光基板に、フォトマスクに形成されたマスクパターンを投影する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣ等の半導体の製造に用いられる露光装置では、被感光剤が塗布された被露光基板にマスクパターンが形成されたフォトマスクを介して光を照射して露光することにより、被露光基板上にマスクパターンを転写する露光装置が用いられている。
【０００３】
露光には、被露光基板とフォトマスクとを密着させた状態で平行光を照射する密着露光方式、被露光基板とフォトマスクとの間にわずかな間隔を設けた状態で平行光を照射するプロキシミティ露光方式、等がある。特に、プロキシミティ露光方式は、密着露光方式に比べてフォトマスクと被露光基板とが接触しないためにフォトマスクが汚れにくく長寿命であるという利点がある。
【０００４】
この種のプロキシミティ露光方式の露光装置としては、被露光基板上に隙間をあけて配設したフォトマスクの上方に凹面鏡からなるコリメートミラーを配設し、光源からの光をコリメートミラーへ照射して平行光として反射させ、フォトマスクへ照射する反射型のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
尚、反射型のプロキシミティ露光方式の露光装置には、平面鏡からなるコリメートミラーを備え、このコリメートミラーへ照射する光を、予め凹面鏡に反射させて平行光として照射するものもある。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３０４９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、露光装置では、被露光基板が大型になると、露光を繰り返すことによりフォトマスクが熱膨張等によって変形する場合がある。また、被露光基板に複数層にわたってパターンを重ねて露光する場合、被露光基板は、露光毎に行なわれる現像等の工程の際の処理液や熱等により伸縮しやすくなり、この伸縮に伴って既に形成されているパターンも伸縮する。このため、フォトマスクに変形がない場合でも、この伸縮を考慮せずに固定寸法のフォトマスクにより新たなマスクパターンを被露光基板に重ねて露光してしまうと、作成すべきパターンとの間にズレが生じてしまう。
【０００８】
ここで、前述した反射型の露光装置では、コリメートミラーの辺部分を、その所定位置を支点として自重によりもしくは支持部材に形成された溝に嵌合させることにより強制的にコリメートミラーを変位させる。つまり、このように、コリメートミラーを変位させることにより、露光倍率を変えて作成すべきパターンの大きさを調整することが考えられる。
【０００９】
しかしながら、この反射型の露光装置は、コリメートミラーを、単に、自重によりもしくは支持部材の溝に嵌合させて強制的に変形させた状態にて設置するため、ある程度のズレを補正することはできるであろうが、露光のたびに変化するようなズレを随時補正することができず、高精度化の要求を満たすことができない。
【００１０】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、例えば、被露光基板の大きさ或いはフォトマスクの大きさが露光のたびに変化するような場合も容易に補正し、常に高精度な露光を行なうことが可能な露光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る露光装置は、下記（１）〜（４）を特徴としている。
【００１２】
（１）光源から照射される光を、被露光基板に対して間隔をあけて配設されたフォトマスクへ向かって反射させ、前記フォトマスクに形成されたマスクパターンを前記被露光基板に露光するコリメートミラーを備えた露光装置であって、前記コリメートミラーは、矩形状に形成され、各辺部分には、中央部を支点として面に対して交差する方向へそれぞれの辺部分を変位させる変位手段を有することを特徴としている。
【００１３】
（２）上記（１）に記載の露光装置において、前記コリメートミラーの角部近傍に、角部から中央へ沿うスリットが形成されていることを特徴としている。
【００１４】
（３）上記（１）または（２）に記載の露光装置において、露光時における前記フォトマスクの変形量と前記被露光基板の変形量を検出する検出手段と、該検出手段からの検出信号に基づいて前記変位手段を制御して前記フォトマスク上に照射する光の露光倍率を調整し、前記被露光基板に作成すべきパターンの大きさを調整する制御手段とを有することを特徴としている。
【００１５】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の露光装置において、前記変位手段が、前記コリメートミラーの各辺部分に固定されたブラケットと、該ブラケットを介して前記コリメートミラーの各辺部分を変位させる送りねじ機構とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
上記（１）に記載の露光装置によれば、変位手段によってコリメートミラーの辺部分を、中央部を支点として面に対して交差する方向へ変位させることにより、極めて容易に、フォトマスク上に照射する光の露光倍率を調整して、露光時におけるフォトマスクの伸縮の状態および被露光基板の伸縮の状態に応じて被露光基板上に作成すべきパターンの大きさを調整することができる。これにより、被露光基板の大きさ或いはフォトマスクの大きさが露光のたびに変化するような場合も容易に補正して常に高精度な露光を行なうことができる。また、コリメートミラーの各辺部分を独立に変位させることができるので、位置ズレを確実にかつ細かく補正することができる。
【００１７】
上記（２）に記載の露光装置によれば、コリメートミラーの角部近傍に、角部から中央へ沿うスリットが形成されているので、辺部分の変位を小さな力にて容易にかつ円滑に変位させることができ、変位手段の簡略化を図ることができる。
【００１８】
上記（３）に記載の露光装置によれば、検出手段からの検出信号に基づいて、制御手段が、露光を行なう際にフォトマスクと前記被露光基板の少なくとも一方に伸縮（変形）があると判断すると、この制御手段が変位手段を制御してフォトマスク上に照射する光の露光倍率を調整し、被露光基板に作成すべきパターンの大きさを自動的に調整するので、位置合わせにかかる労力を大幅に低減させることができるとともに、常に高精度な露光を維持することができる。
【００１９】
上記（４）に記載の露光装置によれば、コリメートミラーの各辺部分に固定されたブラケットと、該ブラケットを介してコリメートミラーの各辺部分を変位させる送りねじ機構と、を備えた簡略的な機構にて変位手段が構成されているので、設備費を抑えつつ位置合わせの高精度化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る露光装置の一実施形態の全体構成を示す概略図、そして図２は露光装置を構成するコリメートミラーの支持構造を示す斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、露光装置１は、被露光基板とフォトマスクとの間にわずかな間隔を設けた状態で平行光を照射するプロキシミティ露光方式の露光装置である。
【００２３】
この露光装置１は、被露光基板２を支持する被露光基板支持ステージ３を備えている。この被露光基板支持ステージ３は、支持している被露光基板２を、水平面内にて直交する２方向（ＸＹ方向）へ移動可能に、また、回転方向（θ方向）へ回転可能に支持するＸＹθ調整機構（不図示）を備えている。
【００２４】
一方、フォトマスク４は、当該フォトマスク４を保持する保持枠やＺ駆動部を有するマスクステージ（不図示）により、被露光基板２に対して微小な隙間をあけて支持される。また、保持枠は、Ｚ駆動部によって鉛直方向へ移動可能とされており、この保持枠を鉛直方向に移動させることにより、被露光基板２に対するフォトマスク４の隙間の調節が可能とされている。尚、ＸＹθ調整機構（不図示）は、被露光基板支持ステージ３側に設ける代わりに、マスクステージ（不図示）側に設けてもよい。また、Ｚ駆動部を被露光基板支持ステージ３側に設けるようにしてもよい。
【００２５】
また、保持枠に支持されるフォトマスク４の周縁部近傍における上方位置には、複数（例えば、４つ）のアライメント用カメラ（検出手段）５が配置されている。これらアライメント用カメラ５は、被露光基板２に付されたワークアライメントマーク２ａと、これらワークアライメントマーク２ａに対応してフォトマスク４に付されたマスクアライメントマーク４ａとを検出するものである。
【００２６】
次に、フォトマスク４の上方から光を照射する投影機について説明する。
【００２７】
投影機１１は、水銀灯などからなる光源１２を備えており、この光源１２の光は、その後方側に配置された反射鏡１３によって集光されてインテグレータ１４に照射される。インテグレータ１４を通過した光は、凹面鏡１５にて反射されることにより、略平行光とされ、被露光基板２上に隙間をあけて配設されたフォトマスク４の上方に設置されたコリメートミラー１６にて反射されて、フォトマスク４に照射される。
【００２８】
図２に示すように、コリメートミラー１６は、矩形状に形成されたもので、それぞれの角部近傍には、角部から中央へ沿うスリット１６ａが形成されている。このコリメートミラー１６は、その裏面側における中央部分が、装置のケース２１に固定された支点部材２２に支持されている。
【００２９】
また、このコリメートミラー１６は、その裏面側における各辺部分に、ブラケット２３が固定されている。これらブラケット２３には、雌ねじが形成されており、この雌ねじには、例えば、ステッピングモータ等の駆動モータ２４に回転可能に設けられた雄ねじ２５がねじ込まれて送りねじ機構が構成されている。当該送りねじ機構を構成する送りねじとしては、例えばボールスクリューを用いるようにしてもよい。この場合、ボールスクリューのナットがブラケットに固定される。
【００３０】
駆動モータ２４は、ケース２１側に固定されており、この駆動モータ２４によって雄ねじ２５が回動されることにより、ブラケット２３の雌ねじへの雄ねじ２５のねじ込み量が調整されブラケット２３が雄ねじ２５の軸方向へ変位される。そして、コリメートミラー１６には、その各辺部分にて、ブラケット２３の変位にともなって、支点部材２２を支点として面に対して交差する方向に力が加わり変形する。
【００３１】
つまり、このコリメートミラー１６は、辺部分に固定されたブラケット２３、ブラケット２３の雌ねじにねじ込まれた雄ねじ２５、および雄ねじ２５を回動させる駆動モータ２４からなる変位手段２６によって変位される。
【００３２】
また、この露光装置１は、図３に示すように、制御部（制御手段）３１を備えており、この制御部３１には、アライメント用カメラ５が接続されている。また、制御部３１には、コリメートミラー１６の変位手段２６を構成する各駆動モータ２４が接続されており、制御部３１は、アライメント用カメラ５からの検出信号に基づいて、駆動モータ２４へ制御信号を送信し、駆動モータ２４の駆動を制御する。
【００３３】
また、制御部３１には、被露光基板支持ステージ３が接続されており、制御部３１は、アライメント用カメラ５からの検出信号に基づいて、被露光基板支持ステージ３の駆動も制御するようになっている。
【００３４】
そして、上記構造の露光装置１では、光源１２の光が反射鏡１３によって集光されてインテグレータ１４へ照射され、このインテグレータ１４を通過して凹面鏡１５にて反射されて平行光とされる。
【００３５】
さらに、この平行光は、コリメートミラー１６にて反射されて、マスクパターンが形成されたフォトマスク４上に照射される。これにより、被感光剤が塗布された被露光基板２は、フォトマスク４を介して露光され、被露光基板２にマスクパターンが転写される。
【００３６】
ここで、制御部３１は、アライメント用カメラ５にて撮影されたワークアライメントマーク２ａおよびマスクアライメントマーク４ａの画像信号である検出信号に基づいて、それぞれの箇所についてワークアライメントマーク２ａとマスクアライメントマーク４ａとの間のズレ量を、内蔵されている演算処理装置等により算出する。ここで、被露光基板２にもフォトマスク４にも変形がない場合、ＸＹθ調整機構（不図示）による被露光基板支持ステージ３の位置調整により、前記ズレが解消されるはずである。しかし、いずれかが変形している場合、被露光基板２の回転および／または移動のみでは前記マーク２ａ，４ａ同士のズレが解消されない。このような場合には、複数台のアライメント用カメラ５の各位置での前記マーク２ａ，４ａ同士のズレ量に基づき被露光基板２を回転および／または移動した場合にも、なお残るズレ量を算出し、その結果に基づき、コリメートミラー１６の変位手段２６を構成する駆動モータ２４に、算出されたズレ量の補正のための制御信号を出力する。
【００３７】
換言すれば、ＸＹθ調整機構（不図示）により調整してもなお残る前記ズレ量は、フォトマスク４或いは被露光基板２の少なくとも一方が熱等に起因し、一時的に変形（膨張または収縮）していることを意味し、その影響を取り除き、被露光基板２にこれから転写するフォトマスク４のパターンの大きさが完成時に所定の大きさとなるように変位手段２６により、露光倍率を調整する。
【００３８】
そして、前記制御信号によって駆動モータ２４が駆動すると、雄ねじ２５が回転され、これにより、ブラケット２３がコリメートミラー１６の面に対して交差する方向へ変位し、コリメートミラー１６の各辺部分が独立して変位する。
【００３９】
これにより、コリメートミラー１６からフォトマスク４上へ照射される光の広がり角度であるディクリネーション角が変えられることにより、露光倍率が変更されることにより、複数箇所のワークアライメントマーク２ａとマスクアライメントマーク４ａとのズレが全て解消され、これによって作成すべきパターンの大きさとなるよう調整することができる。
【００４０】
ここで、複数箇所でアライメント用カメラ５によって、それぞれワークアライメントマーク２ａおよびマスクアライメントマーク４ａを観測していることにより、フォトマスク４および被露光基板２の変形量を個別に求めることが可能であり、これらの結果から露光倍率を定めることにより正確を期すことができる。
【００４１】
例えば、図４に示すように、変位手段２６によってコリメートミラー１６の辺部分を裏面側へ変位させて表面側が突出するように湾曲させることにより、ディクリネーション角が外方へ傾けられ、これにともない、露光倍率も変更される。
【００４２】
そして、このようにして被露光基板２上に作成すべきパターンの大きさを調整することにより、被露光基板２にフォトマスク４のマスクパターンが高精度に転写される。また、既にパターンが作成された被露光基板２上に別のフォトマスク４のパターンを重ねて露光する場合にも、作成済みのパターンと今回露光されるパターンとの大きさを整合させることもできる。
【００４３】
このように、上記実施形態の露光装置１によれば、変位手段２６によってコリメートミラー１６の辺部分を、中央部を支点として面に対して交差する方向へ変位させることにより、極めて容易に、フォトマスク４上に照射する光の露光倍率を調整して、フォトマスク４のマスクパターンと被露光基板２に作成すべきマスクパターンとを一致させることができる。
【００４４】
これにより、被露光基板２に作成すべきマスクパターンとフォトマスク４のマスクパターンとの間にて露光のたびに変化するようなズレも容易に補正して常に高精度な露光を行なうことができる。
【００４５】
また、コリメートミラー１６の各辺部分を独立に変位させることができるので、位置ズレを確実に且つ細かく補正することができる。例えば、検出手段等を四隅に配置し、これらから検出信号を得ることにより被露光基板２の各辺に対応する変形量が等しくない場合（例えば、長方形のパターンの縦横比が変化するような変形、長方形のパターンが台形になるような変形、等）等にも対応可能である。
【００４６】
また、コリメートミラー１６の角部近傍に、角部から中央へ沿うスリット１６ａが形成されているので、辺部分の変位を小さな力にて容易にかつ円滑に変位させることができ、変位手段２６の簡略化を図ることができる。
【００４７】
しかも、アライメント用カメラ５からの検出信号に基づいて、制御部３１がフォトマスク４と被露光基板２の少なくとも一方が熱等に起因し、変形した状態であると判断すると、この制御部３１が変位手段２６の駆動モータ２４を制御してフォトマスク４上に照射する光の露光倍率を調整し、被露光基板２に作成すべきパターンの大きさを自動的に調整するので、位置合わせにかかる労力を大幅に低減させることができるとともに、常に高精度な露光を維持することができる。
【００４８】
また、コリメートミラー１６の各辺部分に固定されたブラケット２３と、ブラケット２３の雌ねじにねじ込まれた雄ねじ２５と、雄ねじ２５を回動させる駆動モータ２４とからなる簡略的な機構にて変位手段２６が構成されているので、設備費を抑えつつ位置合わせの高精度化を図ることができる。
【００４９】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形，改良，等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００５０】
上記の露光装置１では、平面鏡からなるコリメートミラー１６を変位手段２６によって各辺部分を変位させる構造について説明したが、本発明は、凹面鏡からなるコリメートミラー１６を備えた露光装置にも適応することができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る露光装置の一実施形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】露光装置を構成するコリメートミラーの支持構造を示す斜視図である。
【図３】露光装置の制御系を説明するためのブロック図である。
【図４】コリメートミラーから照射される光の露光倍率の変更について説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  露光装置
２  被露光基板
４  フォトマスク
５  アライメント用カメラ（検出手段）
１２  光源
１６  コリメートミラー
１６ａ  スリット
２３  ブラケット
２４  駆動モータ
２５  雄ねじ
２６  変位手段
３１  制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005129785.tif 000005
【図４】
2005129785.tif 000006